JPH08257691A

JPH08257691A - 金型鋳造方法

Info

Publication number: JPH08257691A
Application number: JP6655095A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kawaguchi; 正敏川口; Nobuki Matsuo; 伸樹松尾
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1996-10-08

Abstract

(57)【要約】【構成】金型２の製品部３及び方案部４に不活性ガス
を充填した後に溶湯の注入を開始し、この溶湯を方案部
に取付けた多孔質フィルタ７で濾過し、この多孔質フィ
ルタで濾過された溶湯を製品部に充填し、少なくとも表
層に凝固層が形成された鋳物の表面温度を非接触状態で
連続的に測定し、凝固した後の鋳物の表面温度が基準温
度に到達した時点で離型する金型鋳造方法。【効果】注湯前に製品部及び方案部に残存したエアが
ないので、鋳物の酸化防止を図れる。少なくとも表層に
凝固層が形成された鋳物の表面温度を直接測定するの
で、凝固した後の鋳物の表面温度データに基づいて離型
タイミングを適正にすることができる。溶湯に含まれた
不純物を多孔質フィルタで濾過するので、少なくとも表
層に凝固層が形成された鋳物の表面温度を直接測定する
のに、不純物の影響を受けにくい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金型鋳造方法の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】金型にて鋳造をする場合、鋳物の表面温
度を管理して所定温度に降下した時点で離型し、鋳物を
取り出す。例えば特公平４−８１４０号公報「金型鋳造
法」の技術が開示されており、同技術は上記公報の第１
図及び第２図に示されるように、金型１に注湯後、鋳物
としてのカム軸２を構成するための鋳物の殻の厚さが一
定以上になった時点で離型するものである。この時、製
品部内のカム軸２は表層が凝固、内部が未凝固となって
おり、このような製法をクイックキャスティングと称す
る。ところで、前記殻の成長厚さは一般に金型の温度を
測定し、製品部内や方案部内の鋳物の表面温度を推定す
ることで実施している。そして、この温度を推定するこ
とにより、離型のタイミングを決定している。ここで、
「製品部」はいわゆるキャビティのことである。また、
「方案部」は製品部を除いた部分を言うものとし、湯
口、湯道、せき等である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような表面温度の
推定法では、鋳物の表面温度を金型を介して間接的に検
知しているため、正確に検知することが容易でない。こ
のため、温度管理に基づく離型タイミングを適正にする
ことは容易でない。離型タイミングが適正でないと、鋳
物の硬度の不均一化、凝固層の不均一化などの鋳造不良
を発生する心配がある。本発明の目的は、金型の離型タ
イミングを適正にすることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
離型タイミングの方法に要求される特性を詳しく研究し
て、溶湯に含まれたスラグ等の不純物を濾過し、少なく
とも表層に凝固層が形成された鋳物の表面温度を非接触
状態で測定する方法を創案することに成功した。具体的
には、金型の製品部及び方案部に不活性ガスを充填した
後に溶湯の注入を開始し、この溶湯を方案部に取付けた
多孔質フィルタで濾過し、この多孔質フィルタで濾過さ
れた溶湯を製品部に充填し、少なくとも表層に凝固層が
形成された鋳物の表面温度を非接触状態で連続的に測定
し、凝固した後の鋳物の表面温度が基準温度に到達した
時点で離型する。

【０００５】また、前記少なくとも表層に凝固層が形成
された鋳物の表面温度の測定は、製品部から上方へ延び
製品部を直接見ることのできる覗孔を介して放射温度計
にて計測する。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を添付図に基づいて以下に説
明する。図１は本発明に係る金型鋳造装置の構成図であ
り、金型鋳造装置１は鋳型としての金型２と、この金型
２にガス・エアを供給するガス・エア供給部２０と、金
型２に注湯する注湯機構３０と、金型２を離型する離型
機構５０と、ガス・エア供給部２０、注湯機構３０及び
離型機構５０を制御する制御機構６０とからなる。金型
２は固定型２ａと可動型２ｂとからなる分離タイプであ
り、実際にはこの図の表裏方向に分離するものである
が、説明の便宜上、この図の左右方向に分離する構成で
表している。金型２には製品部３と、この製品部３に連
なる方案部４と、製品部３の上部から外方へ臨む押湯部
５と、ガス抜き孔６とが形成される。先に述べた通り、
「製品部３」はいわゆるキャビティのことである。ま
た、「方案部４」は製品部を除いた部分を言うものと
し、湯口、湯道、せき等である。方案部４の途中には、
溶湯に含まれたスラグ等の不純物を濾過する多孔質フィ
ルタ７が介在し、この多孔質フィルタ７は、例えばセラ
ミックフィルタからなる。

【０００７】製品部３には、袋小路状の部分、複雑な形
状の部分、空隙の薄い部分（鋳物の薄肉部位を形成する
部分）などのエアが残存し易い複数の箇所３ａ…（以
下、「ポケット部３ａ…」と称する。）が形成されてい
る。これらのポケット部３ａ…は鋳物の形状に対応する
ものであり、例えば、自動車用ナックルアームを鋳物と
した場合には、タイロッドアーム部分や車軸部などに３
〜４箇所設けられる。本実施例においては、上下４個の
ポケット部３ａ…が設けられる。これらのポケット部３
ａ…は、互いに独立した通孔８…で金型２の外部に連通
される。すなわち、金型２に形成された複数の通孔８…
はガスが流通可能な大きさであり、製品部３とつながる
内側開口が小径に絞られ、金型２の外部につながる外側
開口がガス・エア供給部２０に接続される。

【０００８】ガス・エア供給部２０は、金型２に不活性
ガスを供給するガスボンベ等のガス供給源２１と、金型
２に高圧のエアを供給するエアコンプレッサ等のエア源
２２と、切換弁としての四方弁２３とからなる。四方弁
２３は、第１ポートａがガス供給源２１に接続され、第
２ポートｂ…がエア源２２に接続され、第３ポートｃが
各通孔８…の外側開口に接続され、第４ポートｄが大気
に開放される。このため、四方弁２３は内蔵した弁体が
作動することにより、第１ポートａと第３ポートｃとが
連通すると「ガス供給経路」が開となり、第２ポートｂ
と第３ポートｃとが連通すると「エア供給経路」が開と
なり、第３ポートｃと第４ポートｄとが連通すると「大
気開放経路」が開となる。不活性ガスとしては、好まし
くはエアより比重が大きいアルゴンガスを使用する。

【０００９】注湯機構３０は溶湯を入れる注湯炉３１
と、この注湯炉３１の注湯口３１ａを開閉する弁体３２
と、この弁体３２を駆動するエアシリンダ等の駆動源３
３と、溶湯に添加するための接種剤を収納するホッパ４
１と、このホッパ４１の下部から所定量の接種剤を供給
するフィーダ４２と、このフィーダ４２から注湯口３１
ａへ接種剤を自然落下にて送る送給管４３とからなる。
接種剤は安定した黒鉛組織を得るためのものであり、例
えば、Ｆｅ−Ｓｉ合金等からなる。

【００１０】離型機構５０は、固定スタンド５１とこの
固定スタンド５１に取付けられ可動型２ｂを移動させる
エアシリンダ等の駆動源５２と、この駆動源５２を駆動
させる駆動部５３とからなる。

【００１１】制御機構６０は、製品部３に充填された少
なくとも表層に凝固層が形成された鋳物の表面温度を非
接触状態で連続的に測定する温度センサ６１と、この温
度センサ６１の測定信号にて溶湯の表層が凝固した後の
鋳物の表面温度を表示又は記録する表示部６２と、温度
センサ６１の測定信号に基づいて駆動部５３を制御する
制御部６３とからなる。温度センサ６１は、製品部３か
ら上方へ延び製品部３を直接見ることのできる覗孔（押
湯部５が覗孔の役割を果たす。）を介して、少なくとも
表層に凝固層が形成された鋳物の表面温度を計測する非
接触式温度計からなり、好ましくは放射温度計である。
放射温度計は放射高温計とも呼称され、高温物体からの
熱放射を集束し、観察することによって温度を測定する
ものであって、例えば、全放射高温計、光高温計などで
ある。なお、表示部６２の有無は問わず、制御部６３が
温度センサ６１の測定信号を直接入力する構成でもよ
い。

【００１２】制御部６３は、具体的には、温度センサ６
１で測定された製品部３内の溶湯の表層が凝固した後の
鋳物の表面温度と、所定の基準温度Ｔｍ１（図４参照）
とを比較し、この比較結果に基づいて駆動部５３を制御
するものである。また、制御部６３は、四方弁２３の切
換え制御をするとともに、駆動源３３とフィーダ４２と
を制御するものである。ここで、「基準温度Ｔｍ₁」と
は、離型するのに適当なタイミングと対応する表層が凝
固した後の鋳物の表面温度（実験値から得られた良好な
鋳物となる表層が凝固した後の表面温度）である。

【００１３】次に、上記構成の金型鋳造装置１を用いた
金型鋳造方法の代表的な使用例を図１〜図３に基づき説
明する。図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る金型鋳造方
法の使用例の前段を示す説明図、図３（ａ），（ｂ）は
本発明に係る金型鋳造方法の使用例の後段を示す説明図
である。先ず、図１に示す制御部６３は駆動部５３に型
締信号を送り、駆動部５３は駆動源５２を駆動すること
により固定型２ａと可動型２ｂとを型締させる。そし
て、温度センサ６１は製品部３内の溶湯の温度若しくは
凝固した後の鋳物の表面温度の測定を開始する。次に、
制御部６３は四方弁２３に切換信号を送り、「ガス供給
経路」開に作動させる。従って、図２（ａ）に示すよう
に不活性ガスは、ガス供給源２１→四方弁２３→通孔８
…の経路で製品部３（ポケット部３ａ…を含む）及び方
案部４に流れて充填される。

【００１４】次いで、図２（ｂ）に示すように製品部３
に方案部４を介して、溶湯の注入を開始する。すなわ
ち、図１に示す制御部６３は、駆動源３３とフィーダ４
２とに作動信号を送る。このため、弁体３２は駆動源３
３で引上げられて注湯口３１ａを開き、フィーダ４２は
ホッパ４１内の接種剤の供給を開始する。従って、フィ
ーダ４２から供給された接種剤は注入途中の溶湯に添加
される。方案部４に注入された溶湯は、多孔質フィルタ
７を通過する際にスラグ等の不純物が濾過される。な
お、溶湯の注入開始の直前に、制御部６３は四方弁２３
に切換信号を送り、「大気開放経路」開に作動させる。
このため、ポケット部３ａ…に充填された不活性ガスは
溶湯に押されて大気に排出される。

【００１５】その後、図２（ｃ）に示すように制御部６
３は溶湯が製品部３に満充填された時点で、溶湯の注入
を停止させる。すなわち、制御部６３は駆動源３３とフ
ィーダ４２とに停止信号を送る。このため、弁体３２は
駆動源３３で引下げられて注湯口３１ａを閉じ、溶湯の
注入を終了する。また、フィーダ４２は停止して接種剤
の供給を停止する。

【００１６】その後、製品部３内の鋳物は次第に冷却さ
れる。温度センサ６１は製品部３内の表層が凝固した後
の鋳物の表面温度を連続的に測定しており、その測定信
号は図１に示す制御部６３に送られる。制御部６３は温
度センサ６１の測定信号である表層が凝固した後の鋳物
の表面温度が、基準温度Ｔｍ１まで低下した時点、すな
わち、製品部３内の鋳物が半凝固状態（表層に殻状の凝
固層を形成し、内部が未凝固状態）で、殻の厚さが一定
以上になり離型可能になった時点で、駆動部５３に離型
信号を送る。このため、図３（ａ）に示すように駆動部
５３は、駆動源５２を駆動することにより可動型２ｂを
移動させて、離型させる。そして、金型２から鋳物７１
を取出す。

【００１７】最後に、制御部６３は図１に示される四方
弁２３を「エア供給経路」開に作動させる。このため、
図３（ｂ）に示すようにエアはエア供給源２２→四方弁
２３の経路で各通孔８…に噴射する。従って、各通孔８
…はエアブローされ、内部に溜まっている凝固物等の異
物が除去される。以上で作業を終了する。

【００１８】ところで、金型の製品部内の温度は、図４
に示すように変化する。図４は本発明に係る温度センサ
で測定される製品部内の温度を示すグラフである。製品
部３に溶湯が注入される前の図２（ａ）の状態では、温
度センサ６１で測定された温度Ｔｍ₀（以下、「測定温
度Ｔｍ₀」と言う。）は上記基準温度Ｔｍ₁１よりも低温
である。溶湯が注入された図２（ｂ）の状態になると、
測定温度Ｔｍ₀は急速に上昇し、製品部３に満充填され
た図２（ｃ）の時点で最大になる（時間ｔ₁）。その
後、溶湯の注入を停止すると測定温度Ｔｍ₀は次第に降
下し、基準温度Ｔｍ₁よりも降下する（時間ｔ₃）。

【００１９】制御部６３は、一定時間Δｔ当たりにおけ
る測定温度Ｔｍ₀の温度降下値ΔＴｍを算出し、この算
出値が一定以上になった時点ｔ₂で離型制御を開始し、
上記基準温度Ｔｍ₁まで降下した時点で駆動部５３に離
型信号を送る。なお、制御部６３は温度センサ６１の測
定データに基づいて溶湯の温度降下値を算出し、この算
出値に基づいて、離型タイミングを推定（「外挿法」と
言う。）してもよい。

【００２０】また、上記実施例における金型鋳造方法
は、金型の製品部及び方案部に不活性ガスを充填した後
に溶湯の注入を開始し、この溶湯を方案部に取付けた多
孔質フィルタで濾過し、この多孔質フィルタで濾過され
た溶湯を製品部に充填し、少なくとも表層に凝固層が形
成された鋳物の表面温度を非接触状態で連続的に測定
し、凝固した後の鋳物の表面温度が基準温度に到達した
時点で離型するものであり、上記実施例以外の使用例に
することは自由である。

【００２１】

【発明の効果】本発明の製造方法は、次に記載する効果
を奏する。請求項１の金型鋳造方法は、金型の製品部及
び方案部に不活性ガスを充填した後に溶湯の注入を開始
し、この溶湯を方案部に取付けた多孔質フィルタで濾過
し、この多孔質フィルタで濾過された溶湯を製品部に充
填し、少なくとも表層に凝固層が形成された鋳物の表面
温度を非接触状態で連続的に測定し、凝固した後の鋳物
の表面温度が基準温度に到達した時点で離型するように
したことにより、少なくとも表層に凝固層が形成された
鋳物の表面温度を直接測定するので、凝固した後の鋳物
の表面温度データに基づいて離型タイミングを適正にす
ることができる。更に、溶湯に含まれたスラグ等の不純
物を多孔質フィルタで濾過するので、少なくとも表層に
凝固層が形成された鋳物の表面温度を直接測定するの
に、不純物の影響を受けにくい。また、金型の製品部及
び方案部に不活性ガスを充填した後に溶湯の注入を開始
することにより、注湯前に製品部及び方案部に残存した
エアがないので、鋳物の酸化防止を図れる。

【００２２】請求項２の金型鋳造方法は、少なくとも表
層に凝固層が形成された鋳物の表面温度の測定を、製品
部から上方へ延び製品部を直接見ることのできる覗孔を
介して放射温度計にて計測することにより、凝固した後
の鋳物の表面温度データに基づいて離型タイミングを適
正にする場合に最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金型鋳造装置の構成図

【図２】本発明に係る金型鋳造方法の使用例の前段を示
す説明図

【図３】本発明に係る金型鋳造方法の使用例の後段を示
す説明図

【図４】本発明に係る温度センサで測定される製品部内
の温度を示すグラフ

【符号の説明】

１…金型鋳造装置、２…金型、２ａ…固定型、２ｂ…可
動型、３…製品部、３ａ…ポケット部、４…方案部、５
…覗孔（押湯部）、７…多孔質フィルタ（セラミックフ
ィルタ）、８…通孔、２０…ガス・エア供給部、２１…
ガス供給源、２２…エア供給源、２３…四方弁、３０…
注湯機構、５０…離型機構、５２…駆動源、５３…駆動
部、６０…制御機構、６１…温度センサ（放射温度
計）、６３…制御部、７１…鋳物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｊ 5/02 Ｇ０１Ｊ 5/02 Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金型の製品部及び方案部に不活性ガスを
充填した後に溶湯の注入を開始し、この溶湯を方案部に
取付けた多孔質フィルタで濾過し、この多孔質フィルタ
で濾過された溶湯を製品部に充填し、少なくとも表層に
凝固層が形成された鋳物の表面温度を非接触状態で連続
的に測定し、凝固した後の鋳物の表面温度が基準温度に
到達した時点で離型することを特徴とした金型鋳造方
法。
【請求項２】前記少なくとも表層に凝固層が形成され
た鋳物の表面温度の測定は、製品部から上方へ延び製品
部を直接見ることのできる覗孔を介して放射温度計にて
計測することを特徴とする請求項１記載の金型鋳造方
法。